【毕业设计】家庭用塑料搓衣板的结构设计及其成型模具设计

【毕业设计】家庭用塑料搓衣板的结构设计及其成型模具设计 (二零 届) 毕业论文(设计) 家庭用塑料搓衣板的结构设计及其成 型模具设计 I 摘 要 生活中的塑料用品大都采用注射成型，塑料件的性能、质量必 须安全可靠并具有长期使用的稳定性。本课以塑料搓衣板为研究对象，进行塑料 件结构与成型模具的设计。首先，查阅了一定的文献，了解了模具的工业地位、发 展前景及现代模具设计的新。其次，进行了材料的选择，本制品选用了 ABS 材 料，它是一种通用材料，价格比较低廉。接着又用 UG 软件对搓衣板的造型进行了 设计，包括制品的表面形状、脱模斜度、壁厚、圆角、加强筋等。为了使设计出的 塑料搓衣板有利于模具的分型、排气、补缩、和冷却，设计时充分考虑了搓衣板的 使用性能与工艺性能。最后是塑料注射模具设计，采用一模两腔结构，包括成型设 备的选择，分型面的选择、浇注系统的设计、成型零件的结构设计、结构零部件设 计、推出机构的设计、模具冷却系统的设计。关键词:搓衣板;注塑模;型芯;型 腔;浇注系统; II Daily plastic washboard structure design and mold design Abstract Most plastic products are produced by injection molding in daily life theperformance and quality of plastic parts must be secure and have long term stability.This topic with plastic washboard as research of the object design the structure ofplastic parts and mold structure .First of all access to certain documents tounderstand the status of the mold industry development prospects and new methodsof modern mold design. Second the choice of materials the products use the ABSmaterial it is a common material the price is cheap. Then use UG software to designwashboard model including the products of the surface shape mold release slopethickness radius ribs and so on. In order to design a washboard in favor of plasticmold type exhaust feeding and cooling taking full account of the use of awashboard performance and process performance. Finally plastic injection molddesign take use of a two-cavity mold including the choice of molding equipment thechoice of parting the design of gating system forming part of the structural designstructural component design the introduction of mechanical design mold coolingsystem design.Keyword: washboard injection mould cavity insert core insert 目录摘Gating system; 要..............................................................................................................................IVAbstr act.........................................................................................................................IV1 绪 论 ..........................................................................................................................1 1.1 模 具工业的地位.............................................................................................. 1 1.2 注塑模 具的发展及前景.................................................................................. 1 1.3 注塑模具设 计的新方法................................................................................. 2 1.4 注塑模设计的一般 步骤.................................................................................. 22 塑料材料及成型工艺性 能......................................................................................... 4 2.1 塑料的基本概 念.............................................................................................. 4 2.2 塑料的分 类...................................................................................................... 4 2.3 塑料制品的工 艺性.......................................................................................... 6 2.3.1 制品的尺寸和精 度................................................................................. 6 2.3.2 制品的表面质 量..................................................................................... 6 2.3.3 制品的几何形 状..................................................................................... 6 2.4 注塑成型工 艺................................................................................................ 10 2.4.1 注射成型原理与 特点........................................................................... 10 2.4.2 注射过 程............................................................................................... 11 2.4.3 塑料注射成型机的选择....................................................................... 113 塑料注射模具设计................................................................................................... 15 3.1 注射模具分型面的选择................................................................................ 15 3.2 注射模具浇注系统的设计............................................................................ 16 3.2.1 主流道的设计....................................................................................... 16 3.2.2 冷料穴设计........................................................................................... 18 3.2.3 分流道的设计....................................................................................... 19 3.2.4 注射模具浇口的设计........................................................................... 20 3.2.5 排气糟的设 计....................................................................................... 21 3.3 成型零件的结构设计................................................................................... 21 3.3.1 型腔和型芯的设计............................................................................... 21 3.3.2 型腔壁厚和底板厚度的计算............................................................... 25 3.4 结构零部件设 计............................................................................................ 26 3.4.1 标准模架的选择................................................................................... 26 IV 3.4.2 导向与定位机构设计........................................................................... 27 3.5 推出机构的设计............................................................................................ 29 3.6 模具冷却系统的设计.................................................................................... 29 3.7 模具的装配.................................................................................................... 304 总结........................................................................................................................... 31致 谢............................................................................................ 错误～未定义书签。附录.............................................................................................................................. 33 家庭用塑料搓衣板的结构设计及其成型模具设计 1 绪论1.1 模具工业的地位 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60,80的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力1。1.2 注塑模具的发展及前景 注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料成型的一种重要方法。 到目前为止，除氟塑料外，几乎所有热塑性塑料都可用此种方法成型。近年来，某些热固性塑料也可以采用注射成型。它具有成型周期短，生产率高，能一次成型外形复杂，尺寸精确，能成型带有金属或非金属嵌件的塑件，易于实现自动化生产，生产适应性强等优点，因此广泛用于各种塑件的生产，其产量约占塑料制品总量的 70。由于塑料作为工程结构材料的出现，注射塑件的用途已从民用扩大到生产的各个领域，并逐步呈上升趋势2。注射成?退枭璞赴汗螅,呓峁挂脖冉细丛樱抑圃斐杀靖撸虼俗?涑尚吞乇鹗屎洗笈可据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同 时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数。 塑料具有密度小、质量轻、绝缘性能好、耐磨耐腐蚀等特殊性能，已成为各行各业不可缺少的一种重要材料，其制品在工业生产中得到广泛地应用。特别是在计算机、办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、通信、轻工、建筑、日用品以及家用电器行业中得到广泛使用，随着纳米塑料等新材料的出现，今后塑料的应用将会覆盖国民经济的各个领域，尤其在国防和尖端科学技术领域中将占有越来越重要的地位。 1 嘉兴学院南湖学院毕业设计 我国的塑料工业已具备了一定的规模。塑料成型设备生产能力和质量都有了较大程度提高，已有一批专业化工厂可提供系列产品。开发研制了一批具有先进水平的设备，如 32 千克大型注射机、数控热固性塑料注射机、小型精密注射机、农膜机组、地膜机组、编织袋成型机组、计算机群控注射机等，为我国塑料成型技术的发展创造了有利条件。 1.3 注塑模具设计的新方法 (1)在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 (2)为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。 高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在 1.5 万,3 万 r/min。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为 4,5年3。 增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。 (3)快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用. 由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快，快速成型和快速制模技术应运而生，并迅速获得普遍应用。 许多塑料模厂家利用快速原型浇制硅橡胶模具，用于少量翻制塑料件，非常适合于产品的试制。1.4 注塑模设计的一般步骤注射模具的设计，在传统上一般按如下步骤进行: (1)确定型腔的数目。确定方法有多种，如锁模力、根据最大注射量、根据制品精度要求、根据经济性等，在设计时应根据实际情况采用哪一种方法。 (2)选定分型面。虽然在制品设计阶段分型面已经考虑或者选定，在模具设计阶段仍应再次校核。从模具结构及成形工艺的角度判断分型面的选择是否合理。 2 家庭用塑料搓衣板的结构设计及其成型模具设计 (3)型腔的配置。这是模具结构总体的规划和确定。因为一旦型腔布置完毕，浇注系统的走向和类型便已确定。冷却系统和脱模机构在配置时也必须给予充分的注意。要避免各种系统的干涉。布置结束后，模板的外形尺寸基本上就可以确定下来。在此基础上可以选定合适的模架。 (4)确定浇注系统。浇注系统设计的合理性对制品的质量和生产效率有着决定性的影响。 (5)确定脱模方式。在确定脱模方式时首先要确定制品和流道凝料滞留哪一侧，必要时要设计强迫制品滞留的结构(如拉料杆)，然后再决定是采用的是推杆结构还是推件板结构。 (6)冷却系统和脱模机构的结构设计。冷却系统与脱模机构的同步设计 有助于两者的很好协调。 (7)确定凹模和型芯的结构和固定方式。当采用镶块式凹模或型芯时，应合理地划分镶块并同时考虑到这些镶块及镶块固定板的强度、刚度、可加工性、紧固性及可更换性。 (8)确定排气方式。由于在一般的注射模中注射成形的气体可以通过分型面和推件杆处的空隙排出，因此，注射模具的排气问题往往被忽略。 (9)绘制模具的结构草图。在以上工作的基础上绘制注射模具的结构草图。在总体结构设计时切忌将模具结构设计得诟丛樱畔瓤悸遣捎眉虻サ哪,呓峁剐问健,峁共萃纪瓿珊螅牍ひ铡?飞杓萍澳,咧圃旒笆褂萌嗽惫餐芯刻致壑敝料嗷ト峡伞?(10)绘制模具的装配图。装配图应尽量按照国家标准绘制。装配图中要清楚的表明各零件的装配关系，以便于工人装配。装配图上应尽量包括主要尺寸，并填写名细表和标题栏，还应有技术要求。 (11)绘制模具零件图。由模具装配图上拆绘零件图的顺序是先内后外，先复杂后简单，先成形后结构零件。 (12)编写设计说明书。设计说明书中除了编写设计任务书、注射成形工艺卡外，还应有以下:模具与注射机有关参数的校核;型腔数目的计算依据;浇注系统、冷却系统的设计计算;成形零件的尺寸与公差计算。 3 嘉兴学院南湖学院毕业设计 2 塑料材料及成型工艺性能2.1 塑料的基本概念 塑料的主要成分是树脂。如松香和沥青，都是一种天然树脂。由于松香和沥青等天然树脂无论数量还是质量都不能满足需要，因此，在实际生产中所用的树脂都是合成树脂。合成树脂是由相对分子质量小的物质经聚合反应制得的相对分子量大的物质，因此称之为高分子聚合物，简称高聚物。 塑料的基本组成成分是合成树脂，它在不高的温度和压力下具有可塑性和流动性，可塑造成型，在成型后能在一定条件下保持既得的形状和具备必须的机械强度的材料。其他辅助成分还包括填充剂、增塑剂、稳定剂、着色剂、润滑剂。2.2 塑料的分类 塑料种类很多，到目前为止世界上投入生产的塑料大约有三百多种。塑料的分类方法较多，常用的有两种: (1)根据塑料受热后的性质不同分为热塑性塑料和热固性塑料 热塑性塑料分子结构都是线型结构，在受热时发生软化或熔化，可塑制成一定的形状，冷却后又变硬。在受热到一定程度又重新软化，冷却后又变硬，这种过程能够反复进行多次。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。 热固性塑料的分子结构是体型结构，在受热时也发生软化，可以塑制成一定的形状，但受热到一定的程度或加入少量固化剂后，就硬化定型，再加热也不会变软和改变形状了。热固性塑料加工成型后，受热不再软化，因此不能回收再用，如酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等都属于此类塑料。 (2)根据塑料的用途不同分为通用塑料和工程塑料通用塑料是指产量大、价格低、应用范围广的塑料，主要包括聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料五大品种。人们日常生活中使用的许多制品都是由这些通用塑料制成。 工程塑料是可作为工程结构材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS 树脂、聚四氟乙烯、聚酯等。工程塑料具有密度小、化学稳定性高、机械性能良好、电绝缘性优越、加工成型容易等特点。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，简称 ABS是一种通用型热塑性聚合物，ABS 性能特征:刚性好、冲击强度高、耐热、 耐低温、耐化学药品性、机械强度高，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好。 4 家庭用塑料搓衣板的结构设计及其成型模具设计使其具有优良的综合性能，成为电器元件、家电、计算机和仪器仪表首选的塑料之一。根据材料性能兼顾产品的经济性塑料件选用 ABS 材料。 ABS 工程塑 料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中如图 2.1。 图 2.1 ABS 塑料颗粒 ABS 塑料主要的性能指标: 密度 Kg.dm-3 1.13——1.14 收缩率 0.30.8 熔 点 ? 130160 热变形温度 45N/cm 6598 弯曲强度 Mpa 80 拉伸强度 MPa 3549 拉伸弹性模量 GPa 1.8 弯曲弹性模量 Gpa 1.4 压缩强度 Mpa 1839 缺口冲击强度 kJ/m2 1120 硬 度 HR R6286 体积电阻系数 cm 1013 击穿电压 Kv.mm-1 15 5 嘉兴学院南湖学院毕业设计2.3 塑料制品的工艺性 塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽力使模具结构简单化。在进行制品结构工艺性设计时，必须遵守以下原则: (1)在保证制品的使用性能、物理性能与力学性能、电气性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。并力求制品结构简单、壁厚均匀，而且成型方便3。 (2)在设计塑料制品时应同时考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出机构简单。 (3)在设计制品时，应考虑塑料原料的成型工艺性，如流动性、收缩性等;同时其制品形状应有利于模具的分型、排气、补缩、和冷却。 (4)当制品的外观要求较高时，应先通过造形而后逐步绘制出样图。 总之，塑件设计的主要内容是尺寸、公差、表面质量和结构形状。2.3.1 制品的尺寸和精度 (1)制品的尺寸:制品的整体尺寸受到塑料流动性的限制。在一定的设备和工艺下，流动性好的塑料可以成型较大尺寸制品;反之成型出的制品尺寸较小。此外，制品外形尺寸还受到成型设备的限制，如注射成型的制品尺寸要受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制;压缩及传递成型的制品尺寸要受到压力机吨位及工作台面尺寸的限制。 (2)制品的精度:与金属零件一样.